CN111393796A - 可识别的复合再生系统及方法 - Google Patents

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威廉·B·尼科尔斯
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Abstract

本发明提供了可识别的复合再生系统及方法。本公开的方面涉及一种掺杂的复合再生材料，其包括含纤维的材料、含树脂的材料和掺杂剂，该掺杂剂配置为赋予掺杂的复合再生材料识别特性；以及用于防止预先再生的复合材料的再生的方法。

Description

可识别的复合再生系统及方法
技术领域
本公开主要涉及复合再生件领域以及复合再生材料、系统和方法。更具体地，本公开涉及检测复合再生件的区域的领域，以及可检测的复合再生材料、系统和方法。
背景技术
随着复合材料在制造中的持续使用，不断需要再生这种材料。对于各种复合材料产品，复合材料区段的重复再生可能是不希望的，或可能是法规不允许的。期望确定预先再生的区段的存在和位置。
发明内容
本公开的方面涉及一种复合再生材料，其包含含纤维的材料、含树脂的材料和掺杂剂，其中掺杂剂配置为赋予复合再生材料识别特性。
在另一个方面中，识别特性可由检测器检测。
在另一个方面中，识别特性是视觉检测到的视觉特性。
进一步公开的方面涉及包括基板的物体，该基板包括复合再生材料，其中再生材料包括例如含纤维的材料、含树脂的材料和掺杂剂，并且其中掺杂剂配置为赋予复合再生材料识别特性。
进一步公开的方面涉及物体，包括结构化物体，诸如建筑物、桥梁等，其中此类物体包含复合再生材料，该复合再生材料包含含纤维的材料、含树脂的材料和掺杂剂，其中掺杂剂配置为赋予复合再生材料识别特性。
根据另一个公开方面，运载工具包含复合再生材料，该复合再生材料包含含纤维的材料、含树脂的材料和掺杂剂，该掺杂剂配置为赋予复合再生材料识别特性。此类运载工具包括例如有人驾驶航天器、无人驾驶航天器、载人旋翼机、无人驾驶旋翼机、无人机(drone)、卫星、有人驾驶陆地运载工具、无人驾驶陆地运载工具；有人驾驶水上运载工具、无人驾驶水上运载工具、有人驾驶水下运载工具、无人驾驶水下运载工具以及它们的组合。
本公开的其它方面提供了用于在复合基板(例如，包括层压的复合基板等)上对复合基板材料进行再生的方法，包括限定需要进行再生的复合结构并施加掺杂的复合再生材料，其中该复合再生材料(例如，复合再生材料“贴片(patch)”等)、再生材料包括含纤维的材料、含树脂的材料和掺杂剂，并且其中掺杂剂配置为赋予复合再生材料识别特性。
在另一个方面中，本公开的方法包括固化掺杂的复合材料。
根据本发明的方面，公开了用于检测复合基板上的预先再生的复合材料区域的方法以及用于防止对复合基板上的预先再生的复合基板材料区域进行再生的方法。一种本公开的方法包括将掺杂的复合材料施加到复合基板材料以形成施加到复合基板的掺杂的复合再生材料，以在复合基板上形成掺杂的复合材料再生区域，其中掺杂的复合再生材料包含含纤维的材料、含树脂的材料和掺杂剂。
在另一个方面中，本公开的方法包括固化掺杂的复合材料。
根据另一个方面，公开了一种用于检测基板上的复合材料再生区域的方法，其中该方法包括从复合基板材料去除涂层以形成暴露的复合材料再生区域，检测掺杂的复合材料再生区域，所述复合材料再生区域包含掺杂的复合再生材料，以及识别掺杂的复合再生材料的至少一个识别特性。
根据另一个方面，公开的方法还包括向复合材料再生区域提供催化剂，以及活化掺杂的复合修复材料。
根据另一个方面，识别特性包括明显地或视觉上检测到的视觉特性。
已经讨论的特征、功能和优点可以在各个方面中独立地实现，或可在其它方面中组合，其更多细节可以参考以下描述和附图来看到。
附图说明
因此，已经以一般术语描述了本公开的变型例，现在将参考附图，其不必按比例绘制，并且其中：
图1是预先修复的复合材料的区域的图示；
图2是根据本公开的一个方面的预先修复的复合材料的图示；
图3是航空器的图示；
图4是概述了根据本公开的一个方面的方法的流程图；
图5是概述了根据本公开的一个方面的方法的流程图；以及
图6是概述了根据本公开的一个方面的方法的流程图。
具体实施方式
如本文所用，术语“复合材料”是指可以是双部件材料的材料，其通常包括基质(例如，聚合物树脂，诸如例如环氧树脂或丙烯酰胺等)和增强件(例如，碳纤维、硼纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等)。在碳纤维增强聚合物(CFRP)中，增强件是提供强度的碳纤维。增强件组合在基质(例如聚合物树脂，诸如例如环氧树脂)内，其中基质将增强件粘合在一起。此类材料是结构金属的理想替代品，原因是以下因素，包括：与金属相比，它们的总重量减少，高强度/重量比等。
CFRP部件可以通过将与模具或其它工具接触的碳纤维片材分层以将CFRP成型为最终产品来制造。然后添加基于树脂的材料，然后进行热固化或空气固化。可替换地，可以通过在成型工具上将预浸渍的纤维材料或“预浸材料”(例如，用树脂材料诸如例如环氧基树脂、丙烯酰胺基树脂等预浸渍的纤维材料)分层，然后固化来制备CFRP层压板。
对由复合材料制成的或以其它方式掺入复合材料的结构进行再生需要的技术和材料将确保需要再生的复合材料区域观察到接近或超过原始复合材料的结构完整性。专用结构(例如包括但不限于运载工具(例如，有人驾驶航空器和无人驾驶航空器、航天器、水运工具、地面运载工具等))中使用的复合材料的再生区段或再生区域要求在再生完成后将复合材料结构恢复到原始强度状态。此外，对专用结构中所使用的复合材料进行再生可能还需要保留可能存在的空气动力学特性，包括例如最小化力矩引起的故障模式、最小化引起的局部应力等。
由于层压复合材料的再生通常涉及脱层的去除，因此已开发出所谓的“嵌接(scarfing)”技术，以根据行业公认或强制要求实现并满足再生要求。当复合材料发生结构或其它损坏时，可以采用打磨或切割板层(例如“嵌接”)以再生复合材料区域，并且也可以使用“嵌接”在阶梯状嵌接接头修复中实现单个步骤，以及在锥形接头修复中的连续过渡。
本公开的各方面提供了用于对层压的复合结构进行再生的方法，该方法包括限定需要再生的复合结构并施加复合再生材料，其中该复合再生材料(例如，复合再生材料“贴片”等)包含含纤维的材料、含树脂的材料和掺杂剂，其中该掺杂剂配置为赋予复合再生材料识别特性。
根据在复合材料的再生中接受的嵌接技术，对于层压复合材料，经常将受损的复合板层剥离并去除。可以在剥离之前分别刻痕要剥离和去除的受损层中的每个。添加的替换板层的数量可以至少等于分别剥离和去除的受损层的数量。
本公开的方面还包括创建和施加复合再生材料以及在复合再生区域内对准和粘结复合再生材料。通过组合含纤维的材料、含树脂的材料和掺杂剂而形成复合再生材料，其中该掺杂剂配置为赋予复合再生材料识别特性。
其它本公开的方面包括用于检测复合基板上的预先再生的复合材料区域的方法以及用于防止进一步对预先再生的复合基板材料区域进行再生的方法。在重复再生与(一条或多条)现有法规相抵触的行业中，防止对预先已再生的复合材料区域进行再生是重要的。在此类情况下，重要的是识别或检测预先已再生的复合材料区域的存在。尽管预先的方法已经允许识别再生区域的边界，但是本公开的方法、系统和复合再生材料通过向复合再生材料提供可识别的特性，使得可以检测到再生材料的实体整体，来识别预先再生区域在预先再生区域(region)的整个区域(area)中的存在。
如图1所示，示出了具有复合材料基板表面12的复合材料基板10，其中具有嵌接的复合材料再生区域14。示出具有研磨头16a的复合材料去除设备16，该设备从复合材料再生区域14去除复合材料以形成阶梯状复合材料再生区域18。根据一个方面，复合再生材料(例如，复合再生材料“贴片”)应用于复合再生区域并固化以完成再生方案。参见图2。
图2示出了图1的复合材料基板10，其中复合材料再生完成。图2还示出了具有复合材料基板表面12和暴露的复合材料23的区段的复合材料基板10。一定量的掺杂的复合再生材料26被添加到嵌接区域(例如，阶梯状复合材料再生区域18，例如在图1中示出的)，其中掺杂的复合再生材料26被固化以形成掺杂的复合材料再生“贴片”形式的固化的掺杂的复合再生材料。如图2所示，掺杂的复合再生材料26具有视觉识别特性(例如，基于例如颜色对比等，与周围复合材料的视觉察觉对比)。根据一个方面，然后可以对掺杂的复合再生材料26进行涂漆或以其它方式涂覆，然后将再生的物体(例如，再生的运载工具等)重新投入使用。
为了非限制性的说明性目的，图3示出了具有部件的物体，该部件具有依次具有根据本公开的方面可以进行再生的复合基板。图3示出了航空器(飞机)30，其具有由复合材料制成的货舱门32，该货舱门可以承受对可以利用本公开的复合材料再生程序、方案、系统的类型的复合材料，以及具有可识别特性的掺杂的复合再生材料的损坏。
在掺杂的复合再生材料26中存在的识别特性(例如，如图2所示)可以在再生完成时以及在再生结构的整个寿命中被原位察觉到(感知到，perceived)(例如，在包含掺杂的再生材料26的掺杂的复合材料再生区域处)。也就是说，如果根据当前方面对复合材料结构进行再生，并且如果复合材料结构将来需要再生，则由于检测到复合再生材料贴片的至少一个识别特性，试图在预先再生的区域(例如，掺杂的复合材料再生区域)附近进行第二次再生的人将暴露出复合材料基板，并且对预先施加的复合材料再生贴片的存在发出警报。
重要的是能够确定需要再生的复合材料预先已经再生。各个行业都制定了法规，不允许对复合材料部件进行多于一次的再生。因此，根据当前方面，具有识别特性的复合再生材料贴片的使用帮助再生操作者防止在复合材料中或复合材料上对预先再生区域进行后续再生。
掺杂的复合再生材料可以包括例如树脂基材料，该树脂基材料被选择用于与再生的复合材料相容。也就是说，如果再生的复合材料包含例如环氧基树脂材料(例如用于复合粘结的BMS 5-154粘合剂，350°F固化；用于主要结构复合粘结的BMS 5-160粘合剂；BMS 8-301，诸如Hysol EA9390-Henkel Loctite等；BMS 8-201，诸如Epocast 50-A1-Huntsman等)和特定的纤维成分(例如，玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维等)，则掺杂的复合再生材料将包含相容的环氧基树脂材料和纤维以完成再生。类似地，如果再生的复合材料包括例如双马来酰亚胺基(BMI)树脂材料和特定的纤维成分(例如玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维等)，则掺杂的复合材料再生材料将包含相容的双马来酰亚胺基(BMI)树脂材料和纤维，以完成再生。
如本文中提及的，掺杂的复合再生材料还包括被选择以赋予可被检测到的识别特性的掺杂剂。此类识别特性包括可以诸如例如通过检测特定颜色或与例如相邻的复合材料相比的颜色变化而在视觉上检测到(例如，通过肉眼或经由机械光学扫描仪等来检测)的特性。进一步的视觉检测方法可以包括：例如当由例如激光、UV灯、IR灯等提供UV(紫外线)光、IR(红外线)辐射或任何有用波长的光时，检测视觉变化或光致变色变化。
通过用掺杂剂诸如例如染料、颜料或在复合再生材料中产生可察觉的颜色变化的其它组分来掺杂复合再生材料，可以赋予掺杂的复合再生材料视觉上或明显可检测的识别特性。此类掺杂剂可以包括颜料掺杂剂、UV吸收掺杂剂、光敏掺杂剂、IR吸收掺杂剂及它们的组合。可以在复合再生材料中产生颜色变化的掺杂剂包括，例如但不限于，West
Figure BDA0002353876150000081
501、503环氧颜料(Gougeon Brothers,Inc.,Bay City MI)、System
Figure BDA0002353876150000082
环氧颜料树脂(System Three Resins,Inc.,Auburn,WA)、Fiber Glast颜料#41、#45、#47、#52(Fibre Glast Developments Corp.,Brookville,OH)等。
环氧颜料添加剂可以以液体或固体形式(例如粉末等)添加，并且可以以将不显著影响环氧基复合材料的固化或环氧基复合材料的性能特性的量添加。根据一个方面，将环氧颜料材料以约3重量％至约8重量％范围内的量添加到复合再生材料中，以形成掺杂的复合再生材料。在另一个方面中，将环氧颜料材料以约5重量％至约8重量％范围内的量添加到复合再生材料中，以形成掺杂的复合再生材料。
根据另外的方面，本文公开的掺杂的复合再生材料中的视觉识别特性可以包括视觉可察觉的识别特性，其表示为当化学化合物接触掺杂的复合再生材料的表面并活化掺杂的复合再生材料时可能发生的掺杂的复合再生材料的颜色变化。在此类情况下，掺杂的复合再生材料可以包括催化剂或其它化合物，它们将与化合物或元素(诸如例如溶剂或其它液体)以及固体(例如粉末)或气体(液体、固体和气体在本文中统称为“溶剂”)发生反应。
可以将此类溶剂掺入例如表面清洁规划中使用的清洁剂中，该清洁剂是复合材料再生方案的可接受规划的一部分。在此类情况下，“未活化”的掺杂的复合再生材料可能没有表现出任何视觉识别特性，该特性将复合再生材料与周围的复合材料区分开(包括直至固化甚至在固化之后)。但是，当将特定的预定溶剂材料提供给(例如擦拭、喷涂到等)掺杂的复合再生材料“贴片”或区域时，在掺杂的复合再生材料中会发生反应，其足以改变掺杂的复合再生材料的外观，并具有视觉上可检测的识别特性(例如，掺杂的复合再生材料表面或亚表面上的颜色变化、起泡或冒泡等)。在另一个方面中，所选择的溶剂可以包含负责与复合材料再生材料反应的催化剂化合物。在另一个方面中，溶剂可以是清洁剂或用于在对复合材料表面进行再生之前根据可接受的复合清洁方案清洁复合表面的其它部件。在另一个方面中，溶剂可以是极性或非极性溶剂，其被选择用于促进与掺杂的复合再生材料中存在的化合物的反应。
根据另一个方面和根据本文提出的方法，在准备需要再生的复合部件的再生期间，首先去除涂层材料(例如，油漆)以暴露要再生的复合材料区段或区域。根据本发明的方面，如果复合材料部件预先已经使用包括化学反应性掺杂剂的本公开的掺杂的复合再生材料进行了再生，则清洁剂或与再生区域接触的其它溶剂将与掺杂的复合再生材料贴片反应，并且掺杂的复合材料再生贴片将例如将颜色改变为能够通过视觉检测的可察觉程度。这种反应表明存在预先或之前经过再生的复合材料区域，将使操作员警惕这一事实。如果施加到需要再生的复合材料的溶剂没有改变待再生的复合区域的颜色，则操作员将最终确定待再生的复合材料区域之前尚未进行再生。
根据另外的方面，掺杂剂可以包含在复合再生材料中，以提供例如可以使用各种检测器检测的非视觉识别特性。例如，复合再生材料可以掺杂有磁性组分，包括例如镍、镍合金、钴、钴合金、铁、铁合金等，以形成磁性的或以其它方式具有在可以检测到的水平上的磁场的掺杂复合再生材料。
将磁性材料作为掺杂剂掺入到公开的掺杂的复合再生材料中赋予复合再生材料非视觉识别特性(例如，磁性识别特性等)，从而可通过使用包括以下项磁场检测器来检测掺杂的复合再生材料，该检测器包括例如磁力计、高斯计、其它磁场传感器，包括但不限于MEMS(微电子机械)传感器等，包括可以检测或以其它方式感测和定位从特定组分(例如，用作掺杂剂的磁性材料)发出的磁场的存在的任何设备。根据当前方面，本文提出了再生方案，其中在再生方案期间，对要再生的复合材料的区域进行扫描或以其它方式进行磁场测试以确定需要再生的复合材料是否包括预先已经被再生的区域(area)或区域(region)，如通过掺杂的复合再生材料的存在所证明的，该掺杂的再生材料包括例如磁性掺杂剂。
添加到复合再生材料的组分或掺杂剂的额外重量可以被取消，或针对用于再生某些物体的商业可行的再生工艺选项至少会予以考虑。例如，引入到复合再生材料中以形成本公开的掺杂的复合再生材料的任何其它组分或掺杂剂的量不应显著影响复合再生材料的密度，或以其它方式不利地影响再生材料与再生的复合材料的相容性。即使在重要的再生区域上发生很小的重量变化，也有可能对物体或再生的物体部件的性能产生不利影响。根据本发明的方面，例如，可以将赋予磁性识别特性的掺杂剂以约0.5重量％至约2.0重量％范围内的量添加到复合再生材料配方中以形成本公开的掺杂的复合再生材料。
根据另外的方面，可以通过包含例如痕量的能够释放低水平的无害的，可检测的放射性掺杂剂来诱发进一步的非视觉识别特性。此类低水平放射性掺杂剂包括(例如但不限于)天然存在的放射性物质，诸如钾40、碳14等，其可以用各种仪器(例如检测器)检测，包括个人辐射检测器、剂量计、其它辐射识别器、测量仪等。当前方面考虑了再生方案，其中在再生方案期间，对要再生的复合材料区域进行扫描或以其它方式进行放射性测试，以确定需要再生的复合材料是否包括预先已进行过再生的区域，这通过掺杂的复合再生材料的存在来证明，该掺杂的复合再生材料包括例如一定量的非有害的放射性掺杂剂。根据本发明的方面，赋予放射性识别特性的掺杂剂可以以能够通过仪器(例如检测器)检测到的量添加到复合再生材料配方中，以形成掺杂的复合再生材料，同时提供无害辐射，并且不会不利地影响再生的复合材料的性能。
图4是概述了根据本公开的方面的用于施加掺杂的复合再生材料的示例性方法的流程图。如图4所示，概述了方法40，用于将一定量的掺杂的复合再生材料施加42到基板以形成复合再生材料区域。掺杂的复合再生材料包含与纤维成分和掺杂剂组合的树脂基材料。掺杂的复合再生材料与需要再生的复合材料相容，并且具有可识别的特性(在本文中以其它方式等效地称为识别特性)。任选步骤包括诸如例如通过在预定温度下以预定持续时间应用热来固化44掺杂的复合再生材料，或通过环境条件固化。
图5是概述了根据当前方面的与再生方案有关的另一示例性方法50的流程图，该方法包括：从需要再生的复合基板的至少一部分去除52涂层，并检查和检测54预先经再生的复合材料再生区域，该区域包括：具有识别特性的掺杂复合再生材料。掺杂的复合再生材料包含与纤维成分和掺杂剂组合的树脂基材料。掺杂的复合再生材料与需要再生的复合材料相容。图5中概述的方法还包括识别56掺杂的复合再生材料的至少一种识别特性。
图6是概述了根据当前方面的与再生方案有关的另一方法60的流程图，该方法包括从复合基板的至少一部分去除52涂层。方法60还包括：向复合材料再生区域提供62溶剂；以及活化64掺杂的复合再生材料，以检测54掺杂复合再生材料的至少一种识别特性。
以下非限制性示例用于说明性目的，以进一步描述本公开的方面，并且不用于限制本公开的方面。
实施例1-视觉识别特性
为了生产预浸渍的复合再生材料(例如，复合材料再生贴片材料等)，其中该符合再生材料将产生视觉上可识别的特性(例如明显检测到的可见特性或指示等)，诸如例如视觉上可检测的颜色或颜色变化，将一定量的彩色颜料或预混合的着色树脂材料在浸渍干纤维之前与树脂体系混合(例如，数量范围从约3重量％至约8重量％)，或在纤维生产期间将其与纤维本身混合。如果适用，对所得预浸渍材料的包装进行标记，以区别其与不含彩色颜料的材料。对于湿法铺层修复，在执行再生之前，将一定量的彩色颜料(例如，数量范围从约3重量％至约8重量％)或预混合的着色树脂材料与使用的树脂体系混合。如果需要，可以使用已由彩色颜料生产的干纤维。然后用现在包含彩色颜料的掺杂的复合再生材料进行再生。
实施例1A-检测实施例1的配方
根据适用于再生的物品的程序，对涂覆的复合部件的区域进行化学处理或机械处理，以去除油漆和/或底漆(在本文中等效称为“涂层”或“涂料”)，以暴露未涂覆复合材料的区域。可见地检测到不同颜色的区域，这表明需要再生的复合材料区域之前已被再生。
实施例2-掺入或应用催化剂的视觉识别特性
为了生产在施加极性或非极性溶剂时将产生视觉上可识别的特性(例如，视觉上可检测到的颜色或颜色变化)的预浸渍修复贴片材料，将一定量的彩色颜料或预混合的着色树脂材料在浸渍干纤维之前与树脂材料体系混合(例如，数量范围从约3重量％至约8重量％)，或在纤维生产期间将其与纤维本身混合。这种颜料或树脂材料或树脂材料体系中的其它组分包括反应性材料，该材料是可测量地明显反应性的(例如反应性材料和施加的溶剂之间将发生反应)，并且可以通过视觉察觉/视觉检测到的颜色变化或复合材料表面处的其它视觉可检测的变化进行视觉检测，包括例如起泡或冒泡等。如果适用，对所得预浸渍材料的包装进行标记，以区别其与不含彩色颜料的材料。对于湿法铺层修复，在执行再生之前，将一定量的彩色颜料(例如，数量范围从约3重量％至约8重量％)或预混合的着色树脂材料与使用的树脂体系混合。如果需要，可以使用已由彩色颜料生产的干纤维。然后用现在包括彩色颜料的掺杂的复合再生材料进行再生。
实施例2A-检测实施例2的配方
根据适用于再生的物品的程序，对涂覆的复合部件的区域进行化学处理或机械处理，以去除油漆和/或底漆(在本文中等效称为“涂层”或“涂料”)，直到下面的复合材料暴露，并且要再生的复合材料区域中的复合材料是可见的。使用诸如海绵、布或其他施加器等的施加设备，将一种或多种溶剂施加到复合材料再生区域，以活化嵌入在复合再生材料中的反应性材料。当溶剂与反应性材料反应以实现复合再生材料的变化时发生预定的反应，该变化是明显检测到的，并且明显指示再生材料的存在，指示该区域(目前需要再生)已被再生。根据本发明的方面，例如，在存在预定溶剂的情况下，掺入到复合材料再生贴片中的所施加的溶剂，或颜料或其他添加剂可以包括被认为是催化剂的材料。本公开的方面设想了将反应以实现复合材料的表面处或复合材料内的颜色变化或其他视觉上可检测的变化的材料的任何组合。
实施例3-磁可识别特性
为了生产具有可检测的磁特性(例如，可检测的磁值等)的预浸渍复合再生贴片材料，将一定量的镍、镍合金、钴、钴合金、铁、铁合金或其他磁性材料等在树脂浸渍干纤维之前与树脂材料体系混合(例如，可通过磁力计或其他仪器检测到的量，包括例如数量范围从约0.5重量％至约2.0重量％等)，或在纤维生产期间将其与纤维本身混合。如果适用，对所得预浸渍材料的包装进行标记，以区别其与未嵌入磁性材料的材料。对于湿法铺层修复，在执行再生前，将一定量的镍、镍合金、钴、钴合金、铁、铁合金或其他磁性材料等与使用的树脂体系混合，或使用由磁性材料制成的干纤维。然后用包含(例如，掺杂有)磁性材料(例如，磁性掺杂剂)的复合再生材料对复合材料进行再生。
实施例3A-检测实施例3的配方
使用市售的或专用的磁力计，对需要再生的复合材料区域进行调查(例如检查)。以特斯拉、高斯等特定单位测量的给定磁场水平的存在指示存在掺杂的复合再生材料。可替换地，根据适用于再生的物品的程序，化学地或机械地去除油漆和/或底漆(在本文中等效称为“涂层”或“涂料”)，直到下面的复合材料暴露，并且要再生的区域中的材料是可见的。然后将市售的或专用的磁力计对准再生的复合材料的区域，以调查复合材料的区域的可检测的磁活动。如以特斯拉、高斯或其它特定单位测量的给定磁场水平的存在指示磁性掺杂的复合再生材料的存在，并指示该区域预先已再生。
实施例4-复合再生材料-其他可识别特性
为了生产预浸渍修复材料，将一定量的钾40、碳14等或其他放射性材料在浸渍干纤维之前与树脂体系混合，或在纤维生产期间将其与纤维本身混合。如果适用，对所得预浸渍材料的包装进行标记，以区别其与未嵌入放射性材料的材料。对于湿法铺层修复，在执行再生之前，将一定量的钾40、碳14等或其他放射性材料与使用的树脂体系混合，或使用由放射性材料制成的干纤维。然后用包含(例如，掺杂有)非有害放射性材料(例如，放射性掺杂剂)的复合再生材料对复合材料进行再生。
实施例4A-检测实施例4的配方
使用市售的或专用的气态电离检测器、盖格计数器、闪烁计数器或其它辐射检测器，对需要再生的复合材料区域进行调查(例如检查)。对给定辐射水平的检测指示存在预先施加的，辐射掺杂的复合再生材料(例如，在预先的再生操作期间施加到该区域的辐射掺杂的复合再生材料)。可替换地，根据适用于再生的物品的程序，化学地或机械地去除覆盖复合部件的油漆和/或底漆(在本文中等效称为“涂层”或“涂料”)，直到复合材料暴露，并且要再生的区域中的材料是可见的。然后将市售的或专用的气态电离检测器、盖格计数器、闪烁计数器或其它辐射检测器来调查(例如，检查)需要再生的复合材料区域。给定水平的辐射的存在指示存在辐射掺杂的复合再生材料。
本公开描述的非视觉识别特性的检测的方面可以通过检测掺杂的复合再生材料进一步促进对包括复合材料的物体的计划检查，从而检测预先再生的复合材料区段或区域的状态，或确认预先再生的复合材料区段或区域的位置。
根据各方面，本文描述的再生方法和系统以及所公开的复合再生材料可用于包含复合材料组件和部件的物体的再生。这些物体包括但不限于例如结构工程中使用的物体，包括桥梁、跨绳(span)、建筑物、管道和管、体育用品等。
根据另外的方面，此类物体还包括例如但不限于有人驾驶和无人驾驶航空器、有人驾驶和无人驾驶航天器、有人驾驶和无人驾驶气垫船、有人驾驶和无人驾驶旋翼机、有人驾驶和无人驾驶陆地运载工具、有人驾驶和无人驾驶水上运载工具、有人驾驶和无人驾驶水下运载工具、有人驾驶和无人驾驶卫星等以及它们的组合。
此外，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种掺杂的复合再生材料26，包含：
含纤维的材料；
含树脂的材料；以及
掺杂剂，掺杂剂配置为赋予复合再生材料识别特性以形成掺杂的复合再生材料。
条款2.根据条款1的掺杂的复合再生材料，其中掺杂的复合再生材料包括视觉识别特性
条款3.根据条款1的掺杂的复合再生材料，其中掺杂的复合再生材料包括非视觉识别特性。
条款4.根据条款1的掺杂的复合再生材料，其中掺杂的复合再生材料包含以下中的至少一种：颜料掺杂剂；UV吸收掺杂剂；光敏掺杂剂；IR吸收掺杂剂；以及它们的组合。
条款5.根据条款1的掺杂的复合再生材料，其中掺杂的复合再生材料包含磁性掺杂剂。
条款6.根据条款1的掺杂的复合再生材料，其中掺杂的复合再生材料包含放射性掺杂剂。
条款7.根据条款1的掺杂的复合再生材料，其中含纤维的材料包含以下中的至少一种：
玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳族聚酰胺纤维或它们的组合。
条款8.根据条款1的掺杂的复合再生材料，其中含树脂的材料包含：环氧基树脂或丙烯酰胺基树脂。
条款9.一种包括复合材料的基板，复合材料包含复合再生材料区域，复合再生材料区域包含
根据条款1的掺杂的复合再生材料。
条款10.一种包括根据条款9的基板的物体30。
条款11.根据条款10的物体，其中该物体是运载工具。
条款12.根据条款11的运载工具，其中该运载工具选自由以下各项组成的组：
有人驾驶航空器、无人驾驶航空器、有人驾驶航天器、无人驾驶航天器、旋翼机、无人驾驶旋翼机、无人机、卫星、有人驾驶陆地运载工具、无人驾驶陆地运载工具；有人驾驶水上运载工具、无人驾驶水上运载工具、有人驾驶水下运载工具、无人驾驶水下运载工具以及它们的组合。
条款13.一种用于防止再生的复合基板材料的再生的方法40，该方法包括：
将掺杂的复合材料施加42到复合基板材料以形成掺杂的复合再生材料区域，该掺杂的复合材料包含：
含纤维的材料；
含树脂的材料；以及
掺杂剂。
条款14.根据条款13的方法，还包括：
固化44掺杂的复合再生材料。
条款15.根据条款13的方法，该掺杂的复合再生材料包括视觉识别特性。
条款16.根据条款13的方法，该掺杂的复合再生材料包括非视觉识别特性。
条款17.根据条款13的方法，该掺杂的复合再生材料包含以下中的至少一种：颜料掺杂剂；UV吸收掺杂剂；光敏掺杂剂；IR吸收掺杂剂；以及它们的组合。
条款18.根据条款13的方法，该掺杂的复合再生材料包含磁性掺杂剂。
条款19.根据条款13的方法，该掺杂的复合再生材料包含放射性掺杂剂。
条款20.根据条款13的方法，含纤维的材料包含以下项中的至少一种：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或芳族聚酰胺纤维。
条款21.根据条款13的方法，含树脂的材料包含：
环氧基树脂或丙烯酰胺基树脂。
条款22.一种用于检测基板上的复合材料再生区域的方法50、60，该方法包括：
从涂覆的复合基板材料去除52涂层以暴露复合材料再生区域；
检测54复合材料再生区域，所述复合材料再生区域包含掺杂的复合再生材料；以及
识别56掺杂的复合再生材料的至少一种识别特性。
条款23.根据条款22的方法，其中在检测复合材料再生区域的步骤之前，还包括：
向复合材料再生区域提供催化剂62；以及
活化64掺杂的复合再生材料。
条款24.根据条款23的方法，该识别特性包括视觉识别特性。
当然，在不脱离本发明的本质特性的情况下，可以以不同于本文具体阐述的方式的其他方式来实施本发明的各方面。本实施例在所有方面都应被认为是说明性的而不是限制性的，并且落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变都应包含在其中。

Claims (15)

1.一种掺杂的复合再生材料(26)，包括：
含纤维的材料；
含树脂的材料；以及
掺杂剂，所述掺杂剂配置为赋予复合再生材料识别特性以形成掺杂的复合再生材料(26)。
2.根据权利要求1所述的掺杂的复合再生材料，其中所述掺杂的复合再生材料(26)包括视觉识别特性或非视觉识别特性。
3.根据权利要求1所述的掺杂的复合再生材料(26)，其中所述掺杂的复合再生材料(26)包含以下中的至少一种：颜料掺杂剂、UV吸收掺杂剂、光敏掺杂剂、IR吸收掺杂剂、以及它们的组合。
4.根据权利要求1所述的掺杂的复合再生材料(26)，其中所述掺杂的复合再生材料包含磁性掺杂剂或放射性掺杂剂。
5.根据权利要求1所述的掺杂的复合再生材料(26)，其中所述含纤维的材料包含以下中的至少一种：
玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳族聚酰胺纤维或它们的组合。
6.根据权利要求1所述的掺杂的复合再生材料(26)，其中所述含树脂的材料包含：环氧基树脂或丙烯酰胺基树脂。
7.一种包含复合材料的基板，所述复合材料包括复合再生材料区域，所述复合再生材料区域包含
权利要求1至6中任一项所述的掺杂的复合再生材料(26)。
8.一种包括权利要求7所述的基板的物体(30)，其中所述物体是选自由以下项组成的组的运载工具：
有人驾驶航空器、无人驾驶航空器、有人驾驶航天器、无人驾驶航天器、旋翼机、无人驾驶旋翼机、无人机、卫星、有人驾驶陆地运载工具、无人驾驶陆地运载工具、有人驾驶水上运载工具、无人驾驶水上运载工具、有人驾驶水下运载工具、无人驾驶水下运载工具以及它们的组合。
9.一种用于防止再生的复合基板材料的再生的方法(40)，所述方法包括：
将掺杂的复合材料施加(42)到复合基板材料以形成掺杂的复合再生材料区域，所述掺杂的复合材料包含：
含纤维的材料；
含树脂的材料；以及
掺杂剂。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
固化(44)所述掺杂的复合再生材料。
11.根据权利要求9所述的方法，所述掺杂的复合再生材料包括视觉识别特性或非视觉识别特性。
12.根据权利要求9所述的方法，所述掺杂的复合再生材料包含以下中的至少一种：颜料掺杂剂、UV吸收掺杂剂、光敏掺杂剂、IR吸收掺杂剂、以及它们的组合。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，所述掺杂的复合再生材料包含磁性掺杂剂或放射性掺杂剂。
14.根据权利要求9所述的方法，所述含纤维的材料包含：
玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或芳族聚酰胺纤维中的至少一种。
15.根据权利要求9所述的方法，所述含树脂的材料包含：
环氧基树脂或丙烯酰胺基树脂。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11209072B2 (en) 2019-10-07 2021-12-28 Arvinmeritor Technology, Llc Axle assembly having a multi-speed transmission
CN115449185B (zh) * 2022-09-21 2023-05-23 华南理工大学 一种玻璃纤维增强环氧树脂复合材料及其制备方法和应用

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5561173A (en) * 1990-06-19 1996-10-01 Carolyn M. Dry Self-repairing, reinforced matrix materials
US5833795A (en) * 1996-09-19 1998-11-10 Mcdonnell Douglas Corporation Magnetic particle integrated adhesive and associated method of repairing a composite material product
US6426138B1 (en) * 1998-08-25 2002-07-30 Tomoegawa Paper Co., Ltd. Adhesive film for electronic parts
US20070178305A1 (en) * 2004-04-26 2007-08-02 Papazoglou Elisabeth S Methods for use of fluorescent nanoparticles to determine free volume and to detect and deliver materials to repair cracks in polymers and polymer composites
US20070293108A1 (en) * 2006-03-16 2007-12-20 Masanori Kubota Multifunctional composites
CN101208758A (zh) * 2005-04-04 2008-06-25 电力研究所有限公司 用于早期检测聚合物包层玻璃纤维因暴露于水的可能故障的指示剂
WO2009024372A1 (de) * 2007-08-20 2009-02-26 Sustech Gmbh & Co. Kg Lumineszierende kompositmaterialien
US20090321623A1 (en) * 2003-06-26 2009-12-31 Ross Gary A Security markers for identifying a source of a substance
US20120163981A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Hong Shek C Method and coating for protecting and repairing an airfoil surface
FR2971251A1 (fr) * 2011-02-03 2012-08-10 Centre Nat Rech Scient Resines et composites thermodurs epoxy acides pouvant etre faconnes a chaud et recycles
US20150328847A1 (en) * 2014-05-15 2015-11-19 GM Global Technology Operations LLC Polymeric composite repair via radiofrequency heating of magnetic particles
US20150338296A1 (en) * 2011-05-05 2015-11-26 The Boeing Company Structural repair having optical witness and method of monitoring repair performance

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5561173A (en) * 1990-06-19 1996-10-01 Carolyn M. Dry Self-repairing, reinforced matrix materials
US5833795A (en) * 1996-09-19 1998-11-10 Mcdonnell Douglas Corporation Magnetic particle integrated adhesive and associated method of repairing a composite material product
US6426138B1 (en) * 1998-08-25 2002-07-30 Tomoegawa Paper Co., Ltd. Adhesive film for electronic parts
US20090321623A1 (en) * 2003-06-26 2009-12-31 Ross Gary A Security markers for identifying a source of a substance
US20070178305A1 (en) * 2004-04-26 2007-08-02 Papazoglou Elisabeth S Methods for use of fluorescent nanoparticles to determine free volume and to detect and deliver materials to repair cracks in polymers and polymer composites
CN101208758A (zh) * 2005-04-04 2008-06-25 电力研究所有限公司 用于早期检测聚合物包层玻璃纤维因暴露于水的可能故障的指示剂
US20070293108A1 (en) * 2006-03-16 2007-12-20 Masanori Kubota Multifunctional composites
WO2009024372A1 (de) * 2007-08-20 2009-02-26 Sustech Gmbh & Co. Kg Lumineszierende kompositmaterialien
US20120163981A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Hong Shek C Method and coating for protecting and repairing an airfoil surface
FR2971251A1 (fr) * 2011-02-03 2012-08-10 Centre Nat Rech Scient Resines et composites thermodurs epoxy acides pouvant etre faconnes a chaud et recycles
US20150338296A1 (en) * 2011-05-05 2015-11-26 The Boeing Company Structural repair having optical witness and method of monitoring repair performance
US20150328847A1 (en) * 2014-05-15 2015-11-19 GM Global Technology Operations LLC Polymeric composite repair via radiofrequency heating of magnetic particles

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